AchtergrondEdit
De afstand tussen een satellietnavigatieontvanger en een satelliet kan worden berekend uit de tijd die een signaal nodig heeft om van de satelliet naar de ontvanger te reizen. Om de vertraging te berekenen moet de ontvanger een pseudorandom binaire sequentie in het signaal afstemmen op een intern gegenereerde pseudorandom binaire sequentie. Aangezien het satellietsignaal tijd nodig heeft om de ontvanger te bereiken, wordt de sequentie van de satelliet vertraagd ten opzichte van de sequentie van de ontvanger. Door de sequentie van de ontvanger steeds verder te vertragen, worden de twee sequenties uiteindelijk op elkaar afgestemd.
De nauwkeurigheid van de resulterende afstandsmeting is in wezen een functie van het vermogen van de elektronica van de ontvanger om de signalen van de satelliet nauwkeurig te verwerken, en aanvullende foutbronnen zoals niet-gemitigeerde ionosferische en troposferische vertragingen, multipath, satellietklok en efemeridefouten, enz.
Carrier-fase-trackingEdit
RTK volgt hetzelfde algemene concept, maar gebruikt de draaggolf van het satellietsignaal als zijn signaal, en negeert de daarin vervatte informatie. RTK gebruikt een vast basisstation en een rover om de positie fout van de rover te verminderen. Het basis station zendt correctie gegevens naar de rover.
Zoals beschreven in de vorige sectie, wordt het bereik tot een satelliet in wezen berekend door vermenigvuldiging van de draaggolflengte maal het aantal gehele cycli tussen de satelliet en de rover en optelling van het fase verschil. Het bepalen van het aantal cycli is niet triviaal, omdat signalen in fase kunnen zijn verschoven met een of meer cycli. Dit resulteert in een fout gelijk aan de fout in het geschatte aantal cycli maal de golflengte, die 19 cm is voor het L1 signaal. Het oplossen van dit zogenaamde integer ambiguity search probleem resulteert in centimeter precisie. De fout kan worden verkleind met verfijnde statistische methoden die de metingen van de C/A-signalen vergelijken en door de resulterende bereiken tussen meerdere satellieten te vergelijken.
De verbetering die met deze techniek mogelijk is, is potentieel zeer groot als men blijft uitgaan van een 1%-nauwkeurigheid bij vergrendeling. In het geval van GPS bijvoorbeeld verandert de coarse-acquisition (C/A) code, die in het L1 signaal wordt uitgezonden, bij 1,023 MHz van fase, maar de L1 draaggolf zelf is 1575,42 MHz, die meer dan duizend maal zo vaak van fase verandert. Een fout van ±1% in de L1 draaggolf-fasemeting komt dus overeen met een fout van ±1,9 mm in de basislijnschatting.
Praktische overwegingenEdit
In de praktijk maken RTK-systemen gebruik van een enkele basisstation-ontvanger en een aantal mobiele eenheden. Het basisstation zendt de fase van de draaggolf die het waarneemt opnieuw uit, en de mobiele eenheden vergelijken hun eigen fasemetingen met die welke zij van het basisstation ontvangen. Er zijn verschillende manieren om een correctiesignaal van het basisstation naar het mobiele station te zenden. De meest populaire manier om tegen lage kosten een signaal in real-time te verzenden is het gebruik van een radiomodem, meestal in de UHF-band. In de meeste landen zijn bepaalde frequenties specifiek toegewezen voor RTK-doeleinden. De meeste landmeetkundige apparatuur heeft een ingebouwde UHF-band radiomodem als standaardoptie. RTK biedt nauwkeurigheidsverbeteringen tot ongeveer 20 km van het basisstation.
Daarmee kunnen de eenheden hun relatieve positie tot op de millimeter nauwkeurig berekenen, hoewel hun absolute positie slechts even nauwkeurig is als de berekende positie van het basisstation. De typische nominale nauwkeurigheid voor deze systemen is 1 centimeter ± 2 parts-per-million (ppm) horizontaal en 2 centimeter ± 2 ppm verticaal.
Hoewel deze parameters het nut van de RTK-techniek voor algemene navigatie beperken, is de techniek perfect geschikt voor taken als landmeetkunde. In dit geval bevindt het basisstation zich op een bekende opgemeten plaats, vaak een referentiepunt, en de mobiele eenheden kunnen dan een zeer nauwkeurige kaart produceren door fixes ten opzichte van dat punt te nemen. RTK heeft ook toepassingen gevonden in autodrive/autopiloot-systemen, precisielandbouw, machinebesturingssystemen en soortgelijke functies.
De RTK-netwerken breiden het gebruik van RTK uit tot een groter gebied dat een netwerk van referentiestations omvat. De operationele betrouwbaarheid en nauwkeurigheid hangen af van de dichtheid en de mogelijkheden van het netwerk van referentiestations.